Wärmeleitfähigkeit bei hohen Temperaturen

© Foto Fraunhofer IFAM Dresden
Anordnung des Messaufbaus mit Vakuumbehälter im Ofen.

Die Bestimmung der thermischen Eigenschaften von Materialien ist in vielen Anwendungsbereichen essenziell. Insbesondere die Wärmeleitfähigkeit hat einen unmittelbaren Einfluss auf alle wärmetechnischen Anwendungen der Werkstoffe. Die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden haben nun einen kompakten Versuchsaufbau entwickelt, mit dem die Wärmeleitfähigkeit auch von porösen bzw. anisotropen Werkstoffen sowie Verbundwerkstoffen und Werkstoffverbunden bei höheren Temperaturen zuverlässig gemessen werden kann. Typische Materialsysteme sind z. B. offen oder geschlossen poröse Kunststoffe, Metalle oder Keramiken sowie Schicht- oder Faserverbundstrukturen aus unterschiedlichsten Materialien (organische und anorganische Stoffe). Weiterlesen

Faszinierend wie Magie: „Bauteilvermessung mit Licht“

Prüfzelle

Die berührungslose Vermessung von Bauteilen erfolgt mit dem OCT System 50-mal schneller als mit konventionellen Vision-Systemen und genauer als ein Mikrometer. In unserer OCT-Anlage werden in einem Messvorgang Schichtdicken, Abmessungen, Volumen, die Parallelität oder die Planarität von Ebenen exakt vermessen.

Anlage zur Vermessung thermisch umgeformten Bauteilen

Eine Prüfanlage zur Vermessung der Geometrie von thermisch umgeformten Bauteilen (z.B. Prüfanlage für Kaffeekapseln) besteht aus zwei OCT-Kameras mit integrierten ASP Arrays. Die Kameras erfassen das Volumen im exakt definierten Zwischenraum. Der DUAL-Messkopf ist auf einer stabilen Plattform montiert und sitzt auf einem Koordinatensystem mit einer Schrittauflösung von 100 nm. Weiterlesen

Erzeugung von Hybridbauteilen aus additiv gefertigten Kunststoffbauteilen und metallischen Grundkörpern mittels laserbasiertem Schmelzkleben

Bild 1: Schematische Darstellung des Verfahrensprinzips

Die Nachfrage nach Kunststoff-Metall-Hybridbauteilen nimmt seit Jahren zu. Hybridbauteile ermöglichen dabei durch eine optimale Ausnutzung der unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften von Kunststoffen und Metallen an verschiedene Lastfälle angepasste lokal variable Bauteileigenschaften. Neben konventionellen Fertigungsverfahren, wie dem Verkleben der unterschiedlichen Werkstoffe, stellt das laserbasierte Schmelzkleben einen vielversprechenden und innovativen Ansatz dar [1]. Der Prozess ermöglicht eine flexible und berührungslose Herstellung von Kunststoff-Metall-Hybriden. Die verschleißfreie Wirkungsweise des Laserstrahls führt zu einer lokalen, berührungslosen Erwärmung des zu fügenden Metalls (Bild 1). Das darunterliegende Kunststoffbauteil wird aufgrund der Wärmeleitung lokal aufgeschmolzen und benetzt unter Druck die metallische Oberfläche, sodass nach einer Abkühlphase eine feste Verbindung zwischen den Werkstoffen ohne den Einsatz eines zusätzlichen Klebstoffs entsteht. Weiterlesen

Recycling von carbonfaserverstärkten Kunststoffen

Dr. Diana Freudendahl, Stefan Reschke, Dr. Ramona Langner

Der Leichtbau und die Entwicklung entsprechender Werkstoffe werden weiterhin stark vorangetrieben und ihre Anwendungsfelder nehmen stetig zu. Neben den Leichtmetallen sind hier vor allem Kunststoffe und faserverstärkte Kunststoffe (FVK) von Interesse. Aufgrund strenger rechtlicher Bestimmungen sowie ökologischer und ökonomischer Überlegungen wird dabei mittlerweile nicht mehr nur die Herstellung der Materialien betrachtet, sondern zunehmend bereits vor deren Einsatz auch ihr Verbleib nach Lebensende geklärt. Während viele Werkstoffe bereits gut recycelt werden können, stellen insbesondere die noch relativ jungen carbonfaserverstärkten Kunststoffe (CFK) eine Herausforderung dar. Verwertbare Abfälle fallen über den gesamten Produktentstehungs- und lebenszyklus an und die Herstellung der eingebetteten Carbonfasern ist sehr energie- und kostenintensiv, weshalb das Recycling auch ökonomisch sinnvoll ist. Hinzu kommt, dass die Deponierung stark reglementiert ist und die rechtlich geforderten Recyclingquoten bereits jetzt sehr hoch sind; für die Automobilbranche liegt sie beispielsweise bei 95%. Weiterlesen

Digitale Transformation erfordert Materialwende

Nanocarbon-Elektrode für Energiespeicher
Quelle: Fraunhofer IPA, Rainer Bez

Wir werden im Zuge der sogenannten vierten Industriellen Revolution im Rahmen von Industrie 4.0 eine Wende aller Produktionsfaktoren benötigen, wenn wir Nachfrage und Angebot zukünftig nachhaltig in Einklang bringen wollen. Neben der Energiewende muss insbesondere in den Bereichen Material, Personal, Finanzen und bei den dispositiven Faktoren eine Wende vollzogen werden. Die Energiewende setzt ja heute schon auf regenerative Energie und Energieeffizienz statt fossiler Energieträger. Viel wichtiger als die Energiewende wird aber voraussichtlich die Materialwende sein. Die Frage: Wie schaffen wir es, Recycling-Kreisläufe zu schließen? Alles verwendete Material muss künftig in einen technischen oder einen biologischen Kreislauf überführt werden, wie der Verfahrenstechniker und Erfinder des Cradle-to-Cradle-Prinzips Michael Braungart das seit Jahren fordert. Weiterlesen

Mit der innovativen Bewegungssteuerung A3200 von Aerotech wird hochpräzises Laser-Mikrobohren optimiert

Abbildung 1. Laserbohrer mit Aerotech Nmark AGV-HPO „Open-Frame“-Galvanometerscanner

Die häufigsten Verfahren zur Erzeugung von Microvias (Sack- oder versteckte Bohrungen mit einem Durchmesser ≤150 µm) sind neben mechanischen Bohrungen Laserbohrungen. Sie werden hauptsächlich bei feineren Öffnungen, wie z. B. Silikonwafern, Keramikstrukturen und Safirsubstraten eingesetzt. Eine entscheidende Rolle für den Erfolg von Laserbohrsystemen spielen dabei Bewegungssteuerungen. Denn höchstmögliche Verarbeitungskapazität und bestmögliche Ergebnisse sind nur mit einer möglichst hohen Stabilität zu erreichen. So lassen sich Resonanzen oder Vibrationen vermeiden und eine möglichst hohe Öffnungskonsistenz erzielen. Es reicht eben nicht aus, nur die Achsen zu „tunen“. Weiterlesen

Assistenzsysteme für die Blechumformung

Das Werkzeugmaschinenlabor hat innerhalb der Forschungsinitiative „Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrum“ einen portablen Demonstrator entwickelt, der die Vision von Industrie 4.0 für die mittelständische Blechumformung greifbar macht. Der Material Scanner (MatS) demonstriert am Beispiel des Feinschneidens, wie durch Verschmelzung der Fertigungs- und Informationstechnik implizites Prozesswissen sichtbar gemacht und zur optimierten Prozessführung genutzt werden kann.

Der Demonstrator besteht aus insgesamt drei Bausteinen: einem Prüfstand zur Simulation feinschneidtypischer Phänomene (a), einer Grafikprozessor-basierten Recheneinheit zur zentralen Verarbeitung von Messdaten (b) und einer drahtlosen grafischen Benutzeroberfläche zur dezentralen Visualisierung von Messdaten (c). Weiterlesen

SEEDs – Intelligente Batterien mit zellinterner Sensorik

© Foto Fraunhofer ISC
Kontinuierliche Elektrodenherstellung via hauseigener Rolle-zu-Rolle-Anlage im Reinraum.

Höhere Effizienz, größere Wirtschaftlichkeit sowie bestmögliche Versorgungssicherheit sind zentrale Aufgaben einer nachhaltigen Energieversorgung. Im gemeinsamen Projekt SEEDs bauen das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB, das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS und das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC eine einzigartige Forschungs- und Demonstrationsplattform für lokale, intelligente Energiesysteme auf, die verschiedene Technologien und Energieformen – Strom, Wärme, Kälte und Wasserstoff – in einem optimierten Gesamtsystem vereint. Ein Fokus liegt dabei auf erneuerbaren Energien. Weiterlesen

Forscher geben Werkzeugmaschinen einen Tastsinn

© Foto Fraunhofer IWU
SensoTool ist ein »taktiles« Werkzeug. Es registriert Prozessgrößen dort, wo sie auftreten – direkt an den Wendeschneidplatten des Fräskopfes.

Millionen feiner Rezeptoren pro Quadratzentimeter Haut machen diese zum perfekten Sensor. Ständig nimmt sie Informationen über die Oberflächenbeschaffenheit, die Temperatur oder den Druck auf und befähigt uns damit zu filigranen Arbeiten. Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU ist es jetzt gelungen, auch spanenden Werkzeugmaschinen einen Tastsinn zu verleihen, um sie effizienter und genauer arbeiten zu lassen. Ihre Innovation, das taktile Werkzeug SensoTool, stellen sie am 17. August beim ersten »Produktionstechnischen Gespräch Dresden« vor. Weiterlesen

Neue Ultraschall-Sensorfamilie im Hygienic-Design

Edelstahlsensor pms im Hygienic Design

Bei seinen neuen Hygiene-Sensoren pms für die Pharma- und Lebensmittelindustrie verpackt microsonic vier verschiedene Messbereiche in einem ausgeklügelten, gut zu reinigenden Design aus Edelstahl ohne Spalten und Schmutzkanten.

Um sichere Erzeugnisse zu gewährleisten, stellen die Pharma- und Lebensmittelindustrie stetig steigende hygienische Anforderungen an die in der Produktion eingesetzten Maschinen und ihre Komponenten. Mit den neuen pms Ultraschallsensoren hat microsonic eine Sensorfamilie in Anlehnung an die EHEDG-Richtlinien und aus FDA-konformen Materialien entwickelt, die den hohen hygienischen Anforderungen gerecht wird. Weiterlesen